EP1765578B1 - Vorrichtung und verfahren zum schichtweisen herstellen eines dreidimensionalen objekts - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum schichtweisen herstellen eines dreidimensionalen objekts Download PDF

Info

Publication number
EP1765578B1
EP1765578B1 EP06753782A EP06753782A EP1765578B1 EP 1765578 B1 EP1765578 B1 EP 1765578B1 EP 06753782 A EP06753782 A EP 06753782A EP 06753782 A EP06753782 A EP 06753782A EP 1765578 B1 EP1765578 B1 EP 1765578B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling window
heating element
dimensional object
temperature
electromagnetic radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP06753782A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1765578A1 (de
Inventor
Albert Fruth
Hans Perret
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EOS GmbH
Original Assignee
EOS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EOS GmbH filed Critical EOS GmbH
Publication of EP1765578A1 publication Critical patent/EP1765578A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1765578B1 publication Critical patent/EP1765578B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0006—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means to keep optical surfaces clean, e.g. by preventing or removing dirt, stains, contamination, condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/025—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses using glue
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/028—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for layering a three-dimensional object.
  • Such devices are known in the art, for example, as devices for stereolithography, laser sintering, etc.
  • Applicant is aware of an apparatus for layering an object by laser sintering with a support for positioning the object relative to a working surface and an apparatus for applying an electromagnetic radiation solidifiable powder.
  • the device has a laser.
  • the laser beam generated by the laser is focused by a focusing device by means of lenses to a point in the working surface and solidifies the powder.
  • plastics as a powder thereby escape volatile decomposition and reaction products from the powder, which are reflected on the lens and thus reduce the transparency of these in the course of the construction process on and on.
  • the laser beam is transmitted less and less, which reduces its intensity in the working surface. Due to the decreasing intensity, the quality of the object to be formed is reduced.
  • a protective glass is placed in front of the lens, which is blown from several nozzles with nitrogen.
  • the protective glass only partially with nitrogen is overflowed and since there is no flow between the nozzles, at these points, the dirt down. Therefore, the protective glass must be removed and cleaned after each construction process of an object.
  • the EP 0 785 838 a device in which the focusing device adjacent to the working surface facing the surface of the lens has an annular nozzle, the output side is directed towards the surface of the lens that an outgoing current tangentially along the surface of the lens to the center along, and the input side is connected to a source of pressurized gas such as nitrogen switched off.
  • US 5,837,960 discloses an apparatus according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 17 for building articles of particulate material which is melted by a laser beam and deposited along a tool path to obtain an article of a desired shape and size.
  • the temperature of a coupling window, through which the laser beam radiates into a construction space, is increased by the laser beam.
  • US 3,495,259 discloses an apparatus in which an exit lens of an optical device is heated.
  • a heating element is provided for the coupling window for the electromagnetic radiation in order to increase the temperature of the lens during the construction of the three-dimensional object.
  • the increased temperature prevents dirt from accumulating on the coupling window.
  • the apparatus for the layered production of an object has an open-topped container 1.
  • a movable in the vertical direction carrier 2 is arranged, which carries the object 3 to be formed.
  • the carrier 2 is adjusted in the vertical direction so that the respective layer of the object 3 to be consolidated lies in a working plane 4.
  • an application device 5 for applying the solidifying by electromagnetic radiation powdery building material is provided.
  • the device has a laser 6.
  • the laser beam 7 generated by the laser 6 is deflected via a deflection device 8, which is controlled by a control device 9, and focused by a focusing device 10 at a predetermined point in the working plane 4.
  • construction space The area of the device in which the object 3 is constructed is generally referred to as "construction space”.
  • the focusing device 10 includes a lens module 11, which in Fig. 2 and 3 is shown in more detail.
  • the lens module 11 includes a retaining ring 12; an entrance lens 13 held in the retainer ring 12 and through which the laser beam 7 enters the lens module 11; a lens mount 14, which is placed on the working plane 7 side facing the retaining ring 12; and an exit lens 15 held by the lens barrel 14 and through which the laser beam 7 emerges from the lens module 11.
  • a heating element 16 is provided, which is arranged around the edge of the exit lens 15 around.
  • the heating element 16 contains electrical feeds 17, which are guided out of the lens module 11 through a recess 18 in the lens mount 14.
  • this heating element 16 includes a wire winding 20.
  • a wire coil 20 is formed in a mold according to the outer diameter of the exit lens and bonded to a bonding material such as an epoxy resin.
  • the heating element 16 thus formed is then placed on a cylindrical outer edge of the exit lens glued.
  • the wire ends of the wire winding 20 are led out of the lens module 11 as electrical feeds 17 through the recess 18 in the lens mount 14.
  • the electrical leads 17 are subjected to electrical energy, which is converted into heat by the wire winding 20.
  • This heat is dissipated to the exit lens 15, so that increases their temperature.
  • contamination of the exit lens 15 is significantly reduced by condensates.
  • FIGS. 5 and 6 As can be seen, a second embodiment of the device for producing a three-dimensional object in layers differs from the first embodiment in the design of the heating element.
  • the heating element 16 is formed of a layer 21 of an electrically conductive material such as metal, graphite, etc., which is formed by vapor deposition or printing of not serving to focus the laser beam 7 edge of the exit lens 15.
  • an electrically conductive material such as metal, graphite, etc.
  • the conductive layer 21 may be structured, for example so that it is formed meander-shaped.
  • This embodiment can also be advantageously applied to non-circular rim lenses.
  • connection of the electrical leads 17 to the heating element 16 may be carried out in the embodiments described above, for example, by direct lead out of the cable, crimping or soldering inside the lens mount 14 to mechanically stronger cable, KlemmURItechnik in the housing, etc.
  • the temperature of the exit lens it is possible to control the temperature of the exit lens. This can be done by measuring the temperature with an additionally provided temperature sensor and corresponding readjustment of the supplied electrical energy.
  • the temperature dependence of the resistance of the heating element can be used to determine the temperature via a measurement of current and voltage without additional temperature sensor.
  • the lens module has two lenses in the embodiments listed above. Alternatively, however, lens modules with only one lens or with more than two lenses can be used.
  • the heating element can also be provided for the protective glass in the same way as is provided for the lens in the above-mentioned embodiments.
  • the invention can be applied to any coupling window serving to transmit electromagnetic radiation to the three-dimensional object being built.
  • a device may additionally be provided which, as described in the introduction, contains a gas such as nitrogen blows on the coupling window. Compared to the known method, the gas supply can be reduced in this case.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts.
  • Solche Vorrichtungen sind im Stand der Technik beispielsweise bekannt als Vorrichtungen zur Stereolithographie, zum Lasersintern usw.
  • So ist der Anmelderin beispielsweise eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines Objektes mittels Lasersintern mit einem Träger zum Positionieren des Objektes relativ zu einer Arbeitsoberfläche und einer Vorrichtung zum Aufbringen eines durch elektromagnetische Strahlung verfestigbaren Pulvers bekannt. Die Vorrichtung weist einen Laser auf. Der durch den Laser erzeugte Laserstrahl wird durch eine Fokussiervorrichtung mittels Linsen auf einen Punkt in der Arbeitsoberfläche fokussiert und verfestigt das Pulver. Insbesondere bei der Verwendung von Kunststoffen als Pulver entweichen dabei flüchtige Zersetzungs- und Reaktionsprodukte aus dem Pulver, die sich auf der Linse niederschlagen und so die Transparenz dieser im Laufe des Bauprozesses immer weiter verringern. Dies führt dazu, dass der Laserstrahl immer weniger transmittiert wird, wodurch seine Intensität in der Arbeitsoberfläche absinkt. Aufgrund der sinkenden Intensität vermindert sich die Qualität des zu bildenden Objektes. Um dies zu verhindern, ist vor der Linse ein Schutzglas angeordnet, das aus mehreren Düsen mit Stickstoff angeblasen wird. Da jedoch das Schutzglas nur teilweise mit Stickstoff überströmt wird und da zwischen den Düsen keine Strömung anliegt, schlagen sich an diesen Stellen die Verschmutzungen nieder. Daher muss das Schutzglas nach jedem Bauprozess eines Objektes entnommen und gereinigt werden.
  • Zur Lösung dieses Problem schlägt die EP 0 785 838 eine Vorrichtung vor, bei der die Fokussiervorrichtung angrenzend an die der Arbeitsoberfläche zugewandte Oberfläche der Linse eine Ringdüse aufweist, die ausgangsseitig so zu der Oberfläche der Linse hin gerichtet ist, dass ein austretender Strom tangential an der Oberfläche der Linse zur Mitte hin entlang streicht, und die eingangsseitig mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Gases wie z.B. Stickstoff abschaltbar verbunden ist.
  • US 5,837,960 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17 zum Aufbauen von Artikel aus Partikelmaterial, das durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen und entlang eines Werkzeugpfads abgeschieden wird, um einen Artikel einer gewünschten Form und Größe zu gewinnen. Die Temperatur eines Einkoppelfensters, durch das der Laserstrahl in einen Bauraum hineinstrahlt, wird durch den Laserstrahl erhöht.
  • US 3,495,259 offenbart eine Vorrichtung, bei dem eine Austrittslinse einer optischen Vorrichtung beheizt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts bereitzustellen, die wirkungsvoll eine Verschmutzung eines zum Durchlassen elektromagnetischer Strahlung zu der Arbeitsfläche dienenden Einkoppelfensters verhindert.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß Anspruch 17. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Bei dieser Vorrichtung ist für das Einkoppelfenster für die elektromagnetische Strahlung ein Heizelement vorgesehen, um die Temperatur der Linse während des Aufbauens des dreidimensionalen Objekts zu erhöhen. Durch die erhöhte Temperatur wird verhindert, dass sich Verschmutzungen auf dem Einkoppelfenster ansammeln.
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:
    • Fig. 1
    ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts;
    Fig. 2
    eine Explosionsdarstellung eines in der Vorrichtung von Fig. 1 enthaltenen Linsenmoduls;
    Fig. 3
    eine Schnittansicht des Linsenmoduls von Fig. 2;
    Fig. 4
    ein Detail der Schnittansicht von Fig. 3;
    Fig. 5
    eine Schnittansicht eines Linsenmoduls mit einem Heizelement gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
    Fig. 6
    ein Detail der Schnittansicht von Fig. 5.
  • Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 1 bis 4 eine Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines Objektes einen oben offenen Behälter 1 auf. In diesem Behälter 1 ist ein in vertikaler Richtung bewegbarer Träger 2 angeordnet, der das zu bildende Objekt 3 trägt. Der Träger 2 wird in vertikaler Richtung so eingestellt, dass die jeweils zu verfestigende Schicht des Objekts 3 in einer Arbeitsebene 4 liegt. Weiter ist eine Aufbringvorrichtung 5 zum Aufbringen des durch elektromagnetische Strahlung verfestigbaren pulverförmigen Aufbaumaterials vorgesehen. Die Vorrichtung weist einen Laser 6 auf. Der durch den Laser 6 erzeugte Laserstrahl 7 wird über eine Umlenkvorrichtung 8, die von einer Steuervorrichtung 9 gesteuert wird, umgelenkt und durch eine Fokussiervorrichtung 10 in einem vorbestimmten Punkt in der Arbeitsebene 4 fokussiert.
  • Der Bereich der Vorrichtung, in dem das Objekt 3 aufgebaut wird, wird im Allgemeinen als "Bauraum" bezeichnet.
  • Die Fokussiereinrichtung 10 enthält ein Linsenmodul 11, das in Fig. 2 und 3 näher dargestellt ist.
  • Das Linsenmodul 11 enthält einen Haltering 12; eine Eintrittslinse 13, die in dem Haltering 12 gehalten ist und durch die der Laserstrahl 7 in das Linsenmodul 11 eintritt; eine Objektivfassung 14, die auf der der Arbeitebene 7 zugewandten Seite auf den Haltering 12 aufgesetzt ist; und eine Austrittslinse 15, die von der Objektivfassung 14 gehalten wird und durch die der Laserstrahl 7 aus dem Linsenmodul 11 austritt.
  • Für die Austrittslinse 15, die auf der der Arbeitsebene 7 zugewandten Seite des Linsenmoduls angeordnet und daher einer Gefahr der Verschmutzung ausgesetzt ist, ist ein Heizelement 16 bereitgestellt, das um den Rand der Austrittslinse 15 herum angeordnet ist. Das Heizelement 16 enthält elektrische Zuführungen 17, die durch eine Ausnehmung 18 in der Objektivfassung 14 hindurch aus dem Linsenmodul 11 herausgeführt sind.
  • In der vorliegenden Ausführungsform enthält dieses Heizelement 16 eine Drahtwicklung 20.
  • Im folgenden wird ein Beispiel für das Bilden des Heizelements 16 und für sein Anbringen an der Austrittslinse 15 beschrieben.
  • Aus einem lackisolierten Kupferdraht mit einer Stärke von beispielsweise 0,1 mm wird in einer Form entsprechend dem Außendurchmesser der Austrittslinse eine Drahtwicklung 20 geformt und mit einem Verbindungsmaterial wie z.B. einem Epoxidharz zu einer Einheit verbunden. Das so gebildete Heizelement 16 wird anschließend auf einen zylindrischen Außenrand der Austrittslinse geklebt. Die Drahtenden der Drahtwicklung 20 werden als elektrische Zuführungen 17 durch die Ausnehmung 18 in der Objektivfassung 14 hindurch aus dem Linsenmodul 11 herausgeführt.
  • Im Betrieb der Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts werden die elektrischen Zuführungen 17 mit elektrischer Energie beaufschlagt, die durch die Drahtwicklung 20 in Wärme umgewandelt wird. Diese Wärme wird an die Austrittslinse 15 abgeführt, so dass sich deren Temperatur erhöht. Durch die Temperaturerhöhung der Austrittslinse 15, z.B. auf mehr als etwa 100°, wird eine Verschmutzung der Austrittslinse 15 durch Kondensate deutlich verringert.
  • Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, unterscheidet sich eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts von der ersten Ausführungsform in der Ausbildung des Heizelements.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform ist das Heizelement 16 gebildet aus einer Schicht 21 eines elektrisch leitenden Materials wie beispielsweise Metall, Graphit usw., die durch Bedampfen oder Bedrucken des nicht zur Fokussierung des Laserstrahls 7 dienenden Randes der Austrittslinse 15 gebildet wird. Alternativ kann auch eine Metall- oder Graphitfolie oder eine mit einem leitenden Material beschichtete Trägerfolie auf den Rand der Linse aufgeklebt werden.
  • Zur Erhöhung des elektrischen Widerstands kann die leitende Schicht 21 strukturiert sein, beispielsweise so, dass sie mäanderförmig ausgebildet ist.
  • Diese Ausführungsform kann vorteilhaft auch auf Linsen mit nicht kreisförmigem Rand angewendet werden.
  • Das Anschließen der elektrischen Zuleitungen 17 an das Heizelement 16 kann in den oben beschriebenen Ausführungsformen beispielsweise durchgeführt sein durch direktes Herausführen der Kabel, Verkrimpen oder Verlöten im Inneren der Objektivfassung 14 an mechanisch festere Kabel, Klemmkontaktierung im Gehäuse usw.
  • In allen Ausführungsformen ist es möglich, die Temperatur der Austrittslinse zu regeln. Das kann durch Messen der Temperatur mit einem zusätzlich bereitgestellten Temperatursensor und entsprechendes Nachregeln der zugeführten elektrischen Energie erfolgen. Alternativ kann die Temperaturabhängigkeit des Widerstands des Heizelements genutzt werden, um über eine Messung von Strom und Spannung ohne zusätzlichen Temperatursensor die Temperatur zu ermitteln.
  • Das Linsenmodul weist in den oben aufgeführten Ausführungsformen zwei Linsen auf. Alternativ können jedoch auch Linsenmodule mit nur einer Linse oder mit mehr als zwei Linsen verwendet werden.
  • Falls wie bei der eingangs geschilderten Vorrichtung ein Schutzglas vor der Linse angeordnet ist, um eine Verschmutzung der Linse zu verhindern, kann das Heizelement in gleicher Weise, wie es in den oben aufgeführten Ausführungsformen für die Linse bereitgestellt ist, auch für das Schutzglas bereitgestellt sein.
  • Ganz allgemein kann die Erfindung auf jedes zum Übertragen elektromagnetischer Strahlung zu dem aufzubauenden dreidimensionalen Objekt hin dienende Einkoppelfenster angewendet werden.
  • Weiterhin kann zusätzlich eine Vorrichtung vorgesehen sein, die wie in der Einleitung beschrieben ein Gas wie z.B. Stickstoff auf das Einkoppelfenster bläst. Gegenüber dem bekannten Verfahren kann in diesem Fall die Gaszufuhr verringert sein.
  • Auch wenn die Erfindung in den oben aufgeführten Ausführungsformen lediglich anhand des Lasersinterns erläutert wurde, lässt sie sich vorteilhaft auch auf andere Vorrichtungen zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch Verfestigen eines durch elektromagnetische Strahlung verfestigbaren Materials anwenden, bei denen ein Einkoppelfenster zum Übertragen elektromagnetischer Strahlung zu dem aufzubauenden dreidimensionalen Objekt hin vorhanden ist.

Claims (21)

  1. Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (3) durch Verfestigen eines durch elektromagnetische Strahlung (7) verfestigbaren Materials mit
    einer Quelle (6) für die elektromagnetische Strahlung (7),
    einem Bauraum zum Herstellen des dreidimensionalen Objekts (3), und
    einem Einkoppelfenster zum Hindurchlassen der elektromagnetische Strahlung (7) in den Bauraum,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorrichtung ein Heizelement (16) zum Beheizen des Einkoppelfensters aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Einkoppelfenster eine zum Fokussieren der elektromagnetischen Strahlen (7) dienende Linse (15) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Einkoppelfenster ein Schutzglas aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Heizelement (16) an dem Einkoppelfenster angebracht ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Heizelement (16) eine Drahtwicklung (20) aufweist, die um den Rand des Einkoppelfensters herum angebracht ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Heizelement (16) eine Schicht (21) aus einem elektrisch leitenden Material aufweist, die am Rand des Einkoppelfensters aufgedampft oder aufgedruckt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei das elektrisch leitende Material ein Metall oder Graphit ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Heizelement (16) eine elektrisch leitende Folie (21) aufweist, die am Rand des Einkoppelfensters aufgebracht ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei die elektrisch leitende Folie (21) eine Metall- oder Graphitfolie oder eine mit einem leitenden Material beschichtete Trägerfolie ist.
  10. Vorrichtung einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der die elektrisch leitende Schicht oder Folie (21) strukturiert ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die elektrisch leitende Schicht oder Folie (21) mäanderförmig ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der
    das Einkoppelfenster in einer Fassung (14) gehalten wird und
    das Heizelement (16) elektrische Zuführungen (17) aufweist, die durch eine Ausnehmung (18) in der Fassung (14) nach außen geführt sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Temperatur des Einkoppelfensters regelbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Temperatur des Einkoppelfensters über einen zusätzlich bereitgestellten Temperatursensor ermittelbar ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Temperatur des Einkoppelfensters durch eine Messung von Strom und Spannung des Heizelements (16) ermittelbar ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit
    einer Vorrichtung zum Anblasen des Einkoppelfensters mit einem Gas.
  17. Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (3) durch Verfestigen eines durch elektromagnetische Strahlung (7) verfestigbaren Materials, bei dem
    die von einer Quelle (6) abgegebene elektromagnetische Strahlung (7) durch ein Einkoppelfenster in einen zum Herstellen des dreidimensionalen Objekts (3) dienenden Bauraum hindurchgelassen wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Einkoppelfenster während des schichtweisen Herstellens des dreidimensionalen Objekts (3) durch ein Heizelement (16) beheizt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Temperatur des Einkoppelfensters geregelt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Temperatur des Einkoppelfensters über einen zusätzlich bereitgestellten Temperatursensor ermittelt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Temperatur des Einkoppelfensters durch eine Messung von Strom und Spannung des Heizelements ermittelt wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem das Einkoppelfenster zusätzlich mit einem Gas angeblasen wird.
EP06753782A 2005-07-21 2006-05-22 Vorrichtung und verfahren zum schichtweisen herstellen eines dreidimensionalen objekts Active EP1765578B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005034155A DE102005034155B3 (de) 2005-07-21 2005-07-21 Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
PCT/EP2006/004849 WO2007009526A1 (de) 2005-07-21 2006-05-22 Vorrichtung und verfahren zum schichtweisen herstellen eines dreidimensionalen objekts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1765578A1 EP1765578A1 (de) 2007-03-28
EP1765578B1 true EP1765578B1 (de) 2010-04-28

Family

ID=36889224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06753782A Active EP1765578B1 (de) 2005-07-21 2006-05-22 Vorrichtung und verfahren zum schichtweisen herstellen eines dreidimensionalen objekts

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8075814B2 (de)
EP (1) EP1765578B1 (de)
JP (1) JP4058107B1 (de)
CN (1) CN101005939B (de)
BR (1) BRPI0605863A (de)
DE (2) DE102005034155B3 (de)
HK (1) HK1110269A1 (de)
RU (1) RU2368478C2 (de)
WO (1) WO2007009526A1 (de)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007035027A1 (de) * 2007-07-26 2009-01-29 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh Sichtfenster zur Anordnung eines optischen Sensor- und/oder Erkennungssystems in einem Fahrzeug
CA2750900C (en) * 2009-01-30 2017-03-28 Gen-Probe Incorporated Systems and methods for detecting a signal and applying thermal energy to a signal transmission element
JP5792720B2 (ja) * 2009-07-06 2015-10-14 スリーディー システムズ インコーポレーテッド イメージングアセンブリ
US20110122381A1 (en) 2009-11-25 2011-05-26 Kevin Hickerson Imaging Assembly
DE102010004035A1 (de) * 2010-01-05 2011-07-07 EOS GmbH Electro Optical Systems, 82152 Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mit isoliertem Baufeld
JP5584019B2 (ja) 2010-06-09 2014-09-03 パナソニック株式会社 三次元形状造形物の製造方法およびそれから得られる三次元形状造形物
JP5653657B2 (ja) 2010-06-09 2015-01-14 パナソニック株式会社 三次元形状造形物の製造方法、得られる三次元形状造形物および成形品の製造方法
DE102011003610A1 (de) * 2011-02-03 2012-08-09 Evonik Degussa Gmbh Vorrichtung zur besseren Inertisierung von Lasersinteranlagen
FR2999461B1 (fr) * 2012-12-19 2015-06-26 Turbomeca Tete et procede de soudage laser
EP2969486B1 (de) 2013-03-15 2018-05-09 3D Systems, Inc. Verbesserte pulververteilung für lasersinterungssysteme
US9418827B2 (en) * 2013-07-23 2016-08-16 Hamilton Sundstrand Corporation Methods of ion source fabrication
CN103737929B (zh) * 2013-12-17 2015-09-30 招銮 一种3d打印机二轴扫描仪聚焦透镜吹风冷却装置
CN103737928B (zh) * 2013-12-17 2016-04-20 招銮 一种3d打印机三轴扫描仪窗口镜冷却装置
US20150367418A1 (en) 2014-06-20 2015-12-24 Velo3D, Inc. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
CN104029394B (zh) * 2014-06-24 2017-05-24 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种提高激光扫描成像光固化快速成型效率的方法
DE102015011013B4 (de) 2014-08-22 2023-05-04 Sigma Additive Solutions, Inc. Verfahren zur Überwachung von generativen Fertigungsprozessen
US10786948B2 (en) 2014-11-18 2020-09-29 Sigma Labs, Inc. Multi-sensor quality inference and control for additive manufacturing processes
CA2970313C (en) * 2014-12-12 2021-10-19 Digital Alloys Incorporated Additive manufacturing of metallic structures
ES2741528T3 (es) * 2014-12-23 2020-02-11 Renishaw Plc Aparato de fabricación aditiva
US10226817B2 (en) 2015-01-13 2019-03-12 Sigma Labs, Inc. Material qualification system and methodology
CN107428081B (zh) 2015-01-13 2020-07-07 西格马实验室公司 材料鉴定系统和方法
US11478983B2 (en) 2015-06-19 2022-10-25 General Electric Company Additive manufacturing apparatus and method for large components
US10449606B2 (en) * 2015-06-19 2019-10-22 General Electric Company Additive manufacturing apparatus and method for large components
US10207489B2 (en) 2015-09-30 2019-02-19 Sigma Labs, Inc. Systems and methods for additive manufacturing operations
US9676145B2 (en) 2015-11-06 2017-06-13 Velo3D, Inc. Adept three-dimensional printing
US10071422B2 (en) 2015-12-10 2018-09-11 Velo3D, Inc. Skillful three-dimensional printing
DE102016000623A1 (de) 2016-01-09 2017-07-13 Gerald Krell Smart Brick (Intelligenter Baustein)
JP6979963B2 (ja) 2016-02-18 2021-12-15 ヴェロ・スリー・ディー・インコーポレイテッド 正確な３次元印刷
US20190091932A1 (en) * 2016-03-18 2019-03-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Monitoring delivery of build material in additive manufacturing systems
DE102016107545A1 (de) * 2016-04-22 2017-10-26 SMR Patents S.à.r.l. Heizvorrichtung für eine Kameralinse
EP3492244A1 (de) 2016-06-29 2019-06-05 VELO3D, Inc. Dreidimensionales drucksystem und verfahren zum dreidimensionalen drucken
US11691343B2 (en) 2016-06-29 2023-07-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US11331852B2 (en) 2016-07-20 2022-05-17 Sintratec Ag Protection element
WO2018017130A1 (en) * 2016-07-22 2018-01-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Additive manufacturing
US20180126462A1 (en) 2016-11-07 2018-05-10 Velo3D, Inc. Gas flow in three-dimensional printing
EP3321005B1 (de) * 2016-11-14 2021-09-01 SLM Solutions Group AG Vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen werkstücks mit prozesstemperaturregelung
US11094685B2 (en) * 2016-11-29 2021-08-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Static random access memory device
US20180186082A1 (en) 2017-01-05 2018-07-05 Velo3D, Inc. Optics in three-dimensional printing
GB2559121B (en) * 2017-01-20 2019-10-16 Reliance Prec Limited Additive layer manufacturing apparatus with process monitoring facility
EP3523112B1 (de) * 2017-01-31 2024-02-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. 3d-druckvorrichtung und verfahren zum betrieb einer 3d-druckvorrichtung
US10442003B2 (en) 2017-03-02 2019-10-15 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US20180281282A1 (en) 2017-03-28 2018-10-04 Velo3D, Inc. Material manipulation in three-dimensional printing
CN110709195B (zh) * 2017-03-31 2022-05-03 株式会社尼康 造型系统及造型方法
US10272525B1 (en) 2017-12-27 2019-04-30 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US10144176B1 (en) 2018-01-15 2018-12-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US11318558B2 (en) 2018-05-15 2022-05-03 The Chancellor, Masters And Scholars Of The University Of Cambridge Fabrication of components using shaped energy beam profiles
EP3639974A1 (de) 2018-10-15 2020-04-22 Sintratec AG Verfahren und vorrichtung zum polieren eines festen, mittels einer additiven herstellungsvorrichtung erzeugten gegenstandes
DE102018127063A1 (de) * 2018-10-30 2020-04-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur additiven Herstellung eines Objekts
CN110193871B (zh) * 2019-07-11 2020-05-26 河北工业大学 一种混凝土3d打印u型钉自动布钉系统
CN110977102B (zh) * 2019-12-23 2021-07-30 哈尔滨工业大学 光导电火花熔化成形装置及方法
US11852807B2 (en) * 2020-04-27 2023-12-26 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Optical system and method for cleaning optical windows

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3158828A (en) * 1963-05-07 1964-11-24 Motorola Inc Thermistor
DE1968844U (de) * 1967-05-23 1967-09-21 Eltro G M B H & Co Ges Fuer St Elektrische heizung fuer austrittsfenster oder frontlinsen optischer geraete.
US3789191A (en) * 1972-09-01 1974-01-29 Ppg Industries Inc Temperature sensor
GB2193869B (en) * 1986-08-08 1990-03-21 British Aerospace Heated windows
US4754149A (en) * 1987-01-08 1988-06-28 Scientific Technology, Inc. Optical precipitation gauge which detects scintillations produced by particle movement in the light beam
JP2721398B2 (ja) 1989-06-30 1998-03-04 キヤノン株式会社 曇り対策を施したレンズ鏡筒
JP3167821B2 (ja) * 1993-02-26 2001-05-21 帝人製機株式会社 光造形装置
JP3067580B2 (ja) * 1995-04-04 2000-07-17 株式会社村田製作所 絶縁ペースト及びそれを用いた厚膜印刷多層回路
US5837960A (en) * 1995-08-14 1998-11-17 The Regents Of The University Of California Laser production of articles from powders
DE29513026U1 (de) * 1995-08-16 1995-10-05 Eos Electro Optical Syst Vorrichtung zur schichtweisen Herstellung eines Objektes mittels Lasersintern
JPH10166461A (ja) * 1996-12-17 1998-06-23 Toyota Motor Corp レーザ光照射式積層造形装置
DE19853947C1 (de) * 1998-11-23 2000-02-24 Fraunhofer Ges Forschung Prozeßkammer für das selektive Laser-Schmelzen
KR100336524B1 (ko) * 2000-08-07 2002-05-11 윤종용 반도체 제조용 화학기상증착 장치의 뷰우포트
JP2004277878A (ja) * 2003-02-25 2004-10-07 Matsushita Electric Works Ltd 三次元形状造形物の製造装置及び製造方法
JP2005138440A (ja) * 2003-11-07 2005-06-02 Canon Inc 微細構造作製方法、微細構造作製装置
JP4141379B2 (ja) * 2003-12-12 2008-08-27 日立造船株式会社 三次元物体の造形方法および造形装置

Also Published As

Publication number Publication date
HK1110269A1 (en) 2008-07-11
BRPI0605863A (pt) 2007-12-18
US20090295039A1 (en) 2009-12-03
DE102005034155B3 (de) 2006-11-16
DE502006006840D1 (de) 2010-06-10
US8075814B2 (en) 2011-12-13
RU2368478C2 (ru) 2009-09-27
RU2007103342A (ru) 2008-08-10
JP2008510633A (ja) 2008-04-10
CN101005939B (zh) 2010-09-15
CN101005939A (zh) 2007-07-25
EP1765578A1 (de) 2007-03-28
JP4058107B1 (ja) 2008-03-05
WO2007009526A1 (de) 2007-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1765578B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum schichtweisen herstellen eines dreidimensionalen objekts
EP3245043B1 (de) Vorrichtung zur generativen herstellung dreidimensionaler bauteile
EP1896247B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen gegenstands durch ein generatives 3d-verfahren
EP2335848B1 (de) Optische Bestrahlungseinheit für eine Anlage zur Herstellung von Werkstücken durch Bestrahlen von Pulverschichten mit Laserstrahlung
DE2451018C3 (de) Injektions-Halbleiterlasereinrichtung
DE2918100C2 (de)
DE102010018686B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Laser-Auftragschweißen mit pulverförmigem Zusatzwerkstoff
WO1997006918A1 (de) Vorrichtung zur schichtweisen herstellung eines objektes mittels lasersintern
DE102018201901A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur additiven Fertigung dreidimensionaler Strukturen
EP3321068B1 (de) Vorrichtung zur additiven herstellung dreidimensionaler objekte
WO2015180715A1 (de) Lageranordnung und zugehöriges herstellungsverfahren
DE202018006144U1 (de) Vorrichtung zum Vermessen eines rohrförmigen Strangs
DE102010018687A1 (de) Anordnung zum Laserstrahlschweißen mit Zusatzwerkstoff
DE102016200522A1 (de) Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte und Vorrichtung zur Durchführung des besagten Verfahrens
DE102017112849A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur drahtgebundenen additiven Fertigung
DE102019131059A1 (de) Wechselbaubehälter und Vorrichtung für die Additive Fertigung eines Werkstücks, Prozessstation und System dafür
DE102017210994A1 (de) Messsystem für eine Vorrichtung zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
DE102015113562A1 (de) Konverter-Kühlkörperverbund mit metallischer Lotverbindung
DE3626780C2 (de)
DE102016115348A1 (de) Verfahren zum Bestimmen der Temperatur eines Stranges
DE3541999A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von flaechen
EP3685991A1 (de) Herstellen eines bauteils
DE102018112129A1 (de) Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Kraftfahrzeug
WO2019219939A1 (de) Verfahren zur generativen herstellung eines bauteils, vorrichtung zur durchführung des verfahrens und kraftfahrzeug
DE102020215531A1 (de) Metalldruckvorrichtung und -Verfahren zur Erzeugung eines schichtweisen aufgebauten metallischen Werkstücks

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20061215

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK YU

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: H01S 3/00 20060101ALI20070326BHEP

Ipc: B23K 26/16 20060101ALI20070326BHEP

Ipc: G02B 27/00 20060101ALI20070326BHEP

Ipc: B29C 67/00 20060101AFI20070326BHEP

Ipc: B23K 26/12 20060101ALI20070326BHEP

17Q First examination report despatched

Effective date: 20070426

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR GB IT

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IT

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 502006006840

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20100610

Kind code of ref document: P

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20110131

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 11

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R079

Ref document number: 502006006840

Country of ref document: DE

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B29C0067000000

Ipc: B29C0064106000

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 12

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 13

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230525

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20230526

Year of fee payment: 18

Ref country code: FR

Payment date: 20230525

Year of fee payment: 18

Ref country code: DE

Payment date: 20230519

Year of fee payment: 18

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20230523

Year of fee payment: 18